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文 | 沧海阅铭
编辑 | 沧海阅铭
- 俄罗斯苏-57 的发动机
在当今的现代空战中,战机的性能决定了制空权的归属状况,而在诸多对战机性能产生影响的因素当中,发动机无疑是最为关键的一个环节。
中美俄这三大军事强国,皆在发动机技术领域展开了新一轮的激烈竞争,它们各自的第五代战机——苏-57、F-35以及歼-20,究竟哪一方能够于未来的空中对决中最终拔得头筹呢?下面就让我们先来对苏-57展开一番探讨。
苏-57 的 AL-41F1 发动机,极为鲜明地展现出了俄罗斯在该领域的独特之处。作为一款专门针对五代机进行研制的加力涡扇发动机,AL-41F1 的最大推力能够达到 17 吨之多。
信息来源:
百度百科:苏-57
苏-57 型战斗机
苏-57 型战斗机参考数据
并且,苏-57 所配备的乃是两台 AL-41F1 发动机,因此苏-57 的最大推力能够达到多达 34 吨之巨。
尽管相较于 F135 存在一定程度的差距,但已然完全契合了苏 -57 的设计需求。尤为关键的是,AL -41F1 在技术路径上进行了一些独具特色的抉择,赋予了苏 -57 的飞行性能独特的优势。
首先,「AL-41F」1 广泛采用了大量先进的高温合金材料,由此促使发动机的涡轮进口温度得以大幅提高。
温度越高,也就意味着发动机能够在相同的推力情形下耗费更少的燃油,亦或是在相同燃油消耗的状况下产生更大的推力。
「AL-41F」
因此,高温合金材料的运用,使得「AL-41F」1在推力和效率之间达到了一个理想的平衡点。
而且,「AL-41F」1的风扇叶片采用了空心钛合金材料,在保证强度的同时,也最大限度地减轻了重量。
更为关键的是,凭借宽弦的叶片设计以及空心结构,极大地减少了发动机的雷达反射截面积,而这对于苏-57 的隐身性能发挥着至关重要的作用。
可以说,空心钛合金风扇叶片技术的应用,使其在推力与隐身性这两者之间寻觅到了一个极其完美的契合点。
「AL-41F」
当然,客观地说,「AL-41F」1的推力水平目前还不能让人完全满意,苏—57是一架体型硕大的重型战机,对发动机的推力要求非常高。
从最新的试飞数据看,「AL-41F」1在满足苏—57超音速巡航时的油耗方面还有待提高。
这意味着,苏—57在长距离战斗巡航时,可能会受到一定的限制,未来,「AL-41F」1还需要在提升推力和改善油耗上多下功夫。
如果说苏—57的「AL-41F」1发动机代表了俄罗斯的实力,那么F—35的发动机技术,则集中体现了美国在这一领域的独到之处。
苏-57
-<美国F-35的发动机分析>-
F-35 乃是美国当下最为先进的新一代多用途隐形战斗机,其核心部件为一台由普惠公司所生产的 F135 加力涡扇发动机,这款发动机的最大推力竟高达 19.5 吨之巨。
这背后存在着一系列先进的技术予以支撑,诸如高温合金材料、单晶涡轮叶片、陶瓷基复合材料等等,极大地提升了发动机的耐热性与效率。
并且加之先进的数字电子控制系统,F135 的推重比与燃油经济性皆处于世界领先的境地。
像这样一款先进的发动机,究竟给 F—35 带来了哪些优势呢?
F-35
F-35 凭借其强大的推力具备极为卓越的加速性能以及较高的爬升速率,能够在极为短暂的时间里抵达既定高度,进而占据有利的空中优势位置。
此外,它极为发达的超音速巡航能力,促使 F—35 能够于超音速状态下进行更长时间的战斗巡逻,极大地提升了其威慑力与作战半径。
另外,矢量推力技术的应用,也让 F—35 在中低速的情况下具备了极为出色的机动性。
当然,任何事物皆具有两面性,F—35采取单发的设计方式,一方面能够减轻重量,进而提升隐身性能,另一方面却也给其战斗力带来了一定的局限性。
F135 型涡轮风扇发动机
一旦发动机在空中出现故障,单发战机就会失去动力,面临着坠毁的风险。可是,双发战机却能够凭借着剩余的那一台发动机返回。
此外,单发战机在失速状态下的可控性以及机动性相较于双发战机也存在一定的欠缺,这就致使 F—35 的飞行员在驾驶的过程中务必要格外谨慎,以避免进入失速区域。
即便如此,我们仍旧不得不认可,F135 的整体性能已然达到了极其高的水准。
它象征着当下涡扇发动机的顶尖技术成果,亦是 F—35 成为全球范围内极具威慑性的战机之一的关键因素,下一代的航空发动机技术,极有可能从 F135 这一高点展开发展。
信息来源:
百度百科:F-35战斗机
F-35
F-35 战斗机的性能方面的相关数据
-<中国歼-20发动机发展>-
当我们把目光投向东方的天空之时,中国的歼-20 隐身战斗机凭借其独具特色的形态,正吸引着全世界的关注。
然而,在歼-20的背后,一个极具魅力的故事正悄然拉开帷幕,那便是中国航空发动机技术的发展历程,在这一过程中,最为引人瞩目的当属专为歼-20量身打造的新一代涡扇发动机——WS-15。
追溯歼-20 的发展历程,我们可以清晰地感知到,其每一次的重大跨越,皆与发动机技术的持续升级换代紧密相连。
涡扇-15
早期的歼-20 原型机,配备的乃是俄罗斯的 AL-31FN 系列发动机,作为上一代技术的产物,AL-31FN 的性能已然无法完全契合歼-20 的设计要求。
因此,在后续的改进型歼-20中,我们看到了国产 WS-10B 发动机的身影。
WS—10B 乃是中国自主研发的首款具备高性能的涡扇发动机,其推力水平以及可靠性都获得了极为显著的提升,这为歼—20 的服役提供了极为有力的坚实保障。
然而,对于一款真正意义上的第五代战机而言,WS—10B仅仅属于一个过渡阶段。歼—20要切实彰显出其强大威力,还需一款与之相匹配的、同样先进且同样强大的发动机。
发动机
这就是正在研制中的新一代涡扇发动机——WS—15。
作为中国航空发动机技术的卓越荟萃,WS—15汇聚了国内最为顶尖的科研人才与最为先进的制造工艺,展现出了中国在该领域的极高水准。
据悉,WS—15 的研发进程极为令人欣喜,尽管具体的进度尚未对外公开,然而从一些细微的线索中,我们能够洞悉到其非凡的潜力。
有相关消息显示,WS—15 的最大推力极有可能达到 18 到 19 吨,其程度近乎与美国的 F135 发动机相当。
信息来源:
百度百科:涡扇-15
涡扇-15
涡扇-15 的有关技术数据
需要了解的是,F135 乃是当今世界上极为强大的航空发动机之一,如果 WS—15 真的能够达到如此这般的水准,那将会是一项极为了不起的成就。
当然,WS—15 的优势绝非仅仅展现在推力这一方面,作为一款全新设计的发动机,WS—15 在关键技术层面亦有着诸多具有创新性的体现。
例如,它采用了先进的单晶涡轮叶片技术,大幅地提升了涡轮的耐高温特性以及使用寿命。
例如,它运用了第三代空心宽弦风扇,既达成了重量的减轻,又降低了风扇的噪音水平以及雷达反射截面积,诸多迹象表明,WS—15将会成为一款具备全方位优异性能的新一代航空发动机。
-<三国发动机技术对比>-
在对中美俄三国的第五代战机所具备的发动机技术予以了解后,我们不免会产生疑问,究竟究竟谁才是当下世界范畴内最为顶尖的航空发动机呢?
尽管每一款发动机皆有着自身独特的地方,然而倘若要对一款发动机的好坏进行评判的话,我们仍旧得回归到一些基本的性能指标上去。
而在众多指标之中,推重比无疑是备受瞩目的一项。所谓推重比,简单来说就是发动机的推力与自身重量的比值,该比值越高,就意味着发动机的推力更为强大,并且越发轻巧。
歼-20
从推重比这一角度予以审视的话,美国的 F135 可谓名副其实的王者。据悉,F135 的推重比高达 11:1,这几乎是所有现役军用涡扇发动机之中最高的。
这般令人惊叹不已的推重比,使得 F—35 极为轻松地达成超音速巡航,这乃是第四代战机都难以企及的性能。
反观俄罗斯的「AL-41F」1,其推重比虽然也达到了10:1,但与F135相比,还是稍逊一筹,这也就意味着。
F-35
苏-57 倘若想要在超音速巡航这一方面与 F-35 展开较量的话,那就务必要在气动设计方面进行相应的弥补。
当然,推重比并非是用以衡量发动机性能的唯一标准,燃油效率亦是一个极为关键的指标,它关乎着战机的航程以及滞空时间。
在这一方面,F135确实称得上是首屈一指。凭借着先进的高温涡轮以及风扇技术,F135的燃油效率极为出色,正因为如此,F—35能够执行远距离的战斗巡逻任务,并不需要过度依赖空中加油。
相比之下,「AL-41F」1虽然采用了先进的镍基高温合金和自适应循环技术,但在燃油效率上还是要略逊一筹。
至于 WS—15 呢,由于仍处于研发的过程之中,其燃油效率还需进行检验,不过鉴于中国在太行系列发动机方面所积累的极为丰富的经验,坚信 WS—15 的燃油效率应该不至于太差劲。
除了性能指标以外,发动机的可靠性以及维护性同样是评判其优劣的关键因素,毕竟,即便是极为先进的发动机,倘若频繁出现故障问题,或者维护起来极为繁杂艰难,也会对战机的作战效能带来极大的负面影响。
纵观中美俄三国的航空发动机技术,我们可以看到一种「你追我赶」的竞争态势,从F135到「AL-41F」1再到WS—15,每一款发动机都代表了各自国家的最高技术水平。
F135 有关的实验
它们或是拥有高推重比,或是具备燃油经济性,或是在维护方面较为简便,各自皆有着独特的优势,实在难以分出优劣、一较高低。
从 J-20 服役之时起直至 WS-15 的研发进程中,中国的航空工业正持续加速奋力追赶世界先进水平。
无需过久,待 WS—15 最终装备于 J—20 之上后,中国的航空发动机技术将会迈向一个全新的高度。
届时,J-20凭借着极为强大有力的「心脏」的有力支撑,能够与 F-22、F-35展开一场激烈较量,而中国的航空工业必定会以全新的姿态傲然屹立于世界之林。
-【结语】-
总之,通过对比F135、「AL-41F」1和WS—15这三款发动机,我们可以看到中美俄三国在航空发动机技术上你追我赶的竞争态势。
现今,美国与俄罗斯在总体技术层面上仍旧略微处于领先地位,然而中国正全力以赴地加速追赶。
坚信伴随 WS-15 的成功研制与装备,中国的航空发动机技术定然能够迎头赶上,助力歼-20 在未来的空战中夺取制空权。
一个航空强国的未来,正由中国航空人之手逐步构建而成,且让我们拭目以待。
歼-20